GT-Power建模中遇到的问题

GT-Power建模中遇到的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 TY3100EZ增压柴油机整机性能循环模拟研究 GT—POWER建模中遇到的和应该注意的问题 1、 OrificeConn的应用 在两根管道连接时，如果连接处两根管的管径不相同而且是光滑连接时，此 时应该应用“bellmouth”模块，只是里面的值设置成为默认值即可。 2、 Typical values are 0.6 for a small diameter orifice between two large diameter pipes, 0.8 for a connection between a large diameter to a much smaller diameter (when the diameter ratio is 10:1 and only in the direction of large to small) and 1.0 for situations where the orifice area and the pipe area are the same. To indicate a rounded inlet from either side, the user has to input value close to 1.0. If there is no diameter restriction, “def” (default) may be entered for the orifice diameter and the code will use the smaller diameter of the two mating components as the orifice diameter. 3、 Wall Temperature的取值 总体上说，这一值应该根据经验。在进气系统一般设置能环境温度，而在排 气系统中则根据排气温度来设置。 4、 进、排气系统管路中的特征长度和膨胀直径要通过三维离散得到。 离散过程相关内容见用户指导教程中的Tutorial 10: 3D-Discretization Tool。工 具中操作的具体含义见用户手册。(特别注意:导入3D-Discretization Tool中 的STL文件是用三维建模软件生成的。) 5、 管接头每个接头角度的设置 参照一个方向设置，相关内容参见 培训 焊锡培训资料ppt免费下载焊接培训教程 ppt 下载特设培训下载班长管理培训下载培训时间表下载 教程。在进、排气系统中管接头的和 管道的相关参数是通过对整个系统进行离散化而得到的。 6、 Compressors may have any number of flow inlets, but only one flow outlet. 'Pipe*' and 'Fsplit*' components should only be connected to compressors by default ("def") orifices. (If an orifice that is not made from the "def" object is used, its attributes will be ignored by the code in effect making it a "def" orifice.) The compressor's flow outlet must always have its port number set to zero, but the inlet port numbers can be any arbitrary integer larger than zero. 7、 在建立整机模型时，应该在每一个外接部件建立后进行计算，然后查看计算结果和 试验结果相差多少(主要是看质量流量)，如果相差在2%,3%范围内，则认为所 建模型是正确的，模型里的参数的选取是合理的，然后建立其他部件的模型。如果 超过这个范围，则要调整参数，重新计算。比如在建立增压中冷的模型过程中，先 建立中冷器，计算、查看结果、调整，然后建立压气机，计算、查看结果、调整， 再建立涡轮机的模型，计算、查看结果、调整。最后才是压气机和涡轮机的连接， 整机计算。这样做的目的是为了当计算结果和试验结果相差较大时，方便检查、调 整参数。 8、 Maps: 在增压器的建模过程中注意:The maps must be preprocessed before they can be used in the engine model because (1)measurement errors may cause the data to be poorly shaped, (2)the data may be very sparse and may need to be “filled in” between the available data points, and (3)the maps may need to be extended, both to high and low extremes of speed, pressure ratio, efficiency, and mass flow rate. 9、 在增压器的建模过程中，怎样将Maps图数字化，而且涡轮机和压气机的 Maps图是怎么得到的, 10、 Pipes: Use the template „PipeRectangBend? or „PipeGenBend?, because the effects of additional perimeter area on friction and heat transfer will automatically be taken into account (when the pressure loss coefficients are set to “def”). 11、 When the friction coefficient of a rough pipe is greater than 4.0 times the friction coefficient of an equivalent smooth pipe, the heat transfer coefficient no longer increases with increasing roughness. 12、Combustion Model: Non-Predictive Models - burn rate prescribed explicitly - requires experimental combustion data at each operating condition for best accuracy - not affected by operating conditions (i.e. Speed, load, a/f) - fast computation - imposed combustion measurement removes an unknown from simulation Predictive Models - no measurements/tests required (except for initial model correlation) - self-adjusting for transient conditions - spatial resolution gives more detailed output (i.e. NOx, knock, heat transfer) 13、DI-Wiebe Standard mode is Non-Predictive Models. Default mode is semi-predictive, taking into account the effects of cylinder pressure, fuel injection rate, and injection timing. This mode may only be used when accurate injection profile and timing are available. The “default” DI-Wiebe model has been tested for heavy-duty diesel engines running standard performance cases. This mode may not be accurate for cases at idle, with high EGR, or non-diesel fuels. 14、Profile Combustion 15、Friction Losses Material Sand Roughness (mm) Drawn tubing, metal 0.0015-0.0025 Smooth plastic, fiberglass 0.0025 Flexible smooth rubber 0.025 Galvanized metals, smooth finish 0.025 Commercial steel 0.046 Wrought iron 0.046 Asphalted cast iron 0.12 Galvanized metals, normal finish 0.15 Steel pipe with light rust 0.25 Cast iron 0.26 Steel pipe with heavy rust 1.0 16、在设定气门间隙的时候，为什么要乘以摇臂比, 17、改变曲轴惯量的大小对发动机的动力性没改变。 18、Modeling Cylinder Ports: (1) The flow coefficients of the valves include the flow losses caused by the port. In order to prevent the losses in the port to be included in the simulation twice, the friction multiplier and pressure loss coefficients for pipes used to model ports must be set to 0.0. The diameter of the ports at the inlet and outlet should be the same. This diameter should be the diameter at the opening of the head to the intake or exhaust manifold, so any losses from contraction or expansion will be modeled correctly. (2) Because ports are typically cast into the head, their temperatures are determined by the engine's cooling system. Therefore, one can elect to prescribe these temperatures and disable the thermal solver by setting the “Heat Conduction Object” in the pipe to “ign”. However, heat transfer from the airflow to the walls should still occur. The “Heat Transfer Multiplier” should be equal to about 1.5 to 2.0. Since the port is modeled as a simple pipe, the heat transfer multiplier is used to account for bends, roughness, and additional surface area and turbulence caused by the valve and stem. If the temperatures of the port walls are unknown and the template „EngCylTWall? is used to model the incylinder temperature, the following estimate are recommended: 450K for intake ports and 550K for exhaust ports. These relatively high temperatures are used to represent the heat heat transfer from the hot valves. 19、When the 'EngineCrankTrain' part is connected to a 'Vehicle' part or to a vehicle system model, the simulation must be in load mode. 20、In order to prevent the losses in the port to be included in the simulation twice, the friction multiplier and pressure loss coefficients for pipes used to model ports must be set to 0.0. The diameter of the ports at the inlet and outlet should be the same. This diameter should be the diameter at the opening of the head to the intake or exhaust manifold, so any losses from contraction or expansion will be modeled correctly. 21、气缸模块中的“Emissions Map Object”的设置, 要用到EngCylEmisMaps模型，在其中可以设置四种排放物。可以通过 22、在“RunSetup”中的“Flow Control”Fluid Flow Converg.Tol. Steady-state convergence tolerance of flow. This attribute can typically be set to "def" = 0.002 (fraction) for steady-state simulations and to "ign" for simulations that should complete the entire simulation duration, such as transient simulations. A description of the fluid flow convergence criterion is written below. 22、曲轴箱中的曲轴惯量Crankshaft Inertia的确定:如果是speed模式，则可以设 置为“ign”; Number of Periods at Initial Speed:如果是speed模式，则这一值 对计算结果没有影响。 23、气门相关系数设置中的涡流系数的计算公式: TtSwirl Coefficient= **0.5*mUDis TtTumble Coefficient= **0.5*mUDis 1/2,,1,,，，2,,,, URTP1,,,,,,is0,1,,,,,,，，,, T其中:为涡流矩 s T 为滚流矩 t 为质量流率 m U 为等熵气门速度 is 为缸径，100 mm=0.1m D P 为绝对压力比(出口静态压力/进口总压) r -1-1 为气体常数，R = 8.314472(15) J?K?mol R T 为气流迟滞温度，300 K 0 为定义比热率(当气体温度为300K时，设置为1.4) , >1. Swirl torque能否通过Star-CD计算缸内涡流的角动量对时间求导得到，或者是通过其他方式可以获得,(当试验过程中无法测得该值) 答，角动量对时间的导数就是扭矩，所以可以这样求。 > >2. 计算绝对压力比时的出口静压和进口总压是否指的是进气道的进出口, > 答，是的，不过出口因为面积比较大，向后延伸到气缸内也没有多少误差。 >3. 气流温度能否视为气道内气体温度, > 答，公式中温度T0指的是进气道上游滞止温度，可用进口大气温度近似。 >4. 定义比热率的选取有没有什么原则, 答，对于理想气体来讲，和温度有关，不是选取的。300K时为1.4。 [12] Uzkan, T., Borgnakke, C., and Morel, T., “Characterization of Flow Produced by a High-Swirl Inlet Port,” SAE Paper 830266, 1983. [13] Stone, C.R., and Ladommatos, N.. The Measurement and Analysis of Swirl in Steady Flow. SAE Paper 921642, 1992. 调整GT—Power模型中各参数对计算结果的影响 对一个模型进行参数调整，主要是从以下几个方面进行的:1)进气系统，有进气管长度对进气流量的影响，管道壁面摩擦系数，还有壁面温度等等。还有一个对进气流量有影响的就是管接头模型中的充气系数。2)缸内燃烧模型，有预混合所占比例、持续期，主燃期，尾燃期所占比例、持续期，着火延迟角。3)供油系统，有供油提前角、喷油提前角，循环喷油量。 1、 增大预混合比例时，功率有所提高，但效果不是很明显，而且升到一定值时， 功率值不变。 2、 排气压力对功率也是有影响的，当降低排气压力时，功率会有所增大。排气 温度对结果的影响不明显。 3、 进气压力增大，进气流量会增加，功率也会增加。 4、 在非增压的模型中，进气管长度对进气量是有影响的。但并不是管道越短， 进气量就越大，而是当长度达到一定值时，进气流量随着长度的进一步较小 而减小。当增大进气管长度时，高、低转速下的流量是增加的，而中等转速 下却是减小的。 5、在调整发动机模型的时候，首先对进气流量进行调整，使得进气流量的大小 和试验值相差在2%,3%内。然后对韦伯函数进行调整。使得计算所得有效 功率和扭矩值与试验值相差在5%内。注意进气道内的“Wall Temperature”对 进气流量的大小有比较大的影响，一般推荐值是450，当减小这一值时，进气 量流量、计算有效功率和扭矩都相应增大。 6、在非增压的发动机模型中进行调整，调整规律是着火延迟是随着转速的减小 逐渐增大;主燃期是随着转速的减小逐渐减小;预混合期是随着转速的减小 而逐渐增大;预混合比例也是逐渐增大的;尾燃持续期期和尾燃比例是随着 转速的减小而减小。 在增压的模型中，调整尾燃期和尾燃比例对发动机的性能影响不明显，扭矩 和有效功率是略有增大，增大幅度是小于0.1%。调整预混合期时增大预混合 期功率和扭矩有所增大。 7、在调整增压发动机性能参数时，如果将气缸内的“Wall Temperature Object” 中参数在允许范围内减小，发动机的动力性能参数比如功率、扭矩都有所增 大，进气流量也会增大的，容积效率会有所增大。 8、容积效率与进气的边界条件和气门处的流量系数有很大的关系。 6nL9、在调整外特性时，供油始点一样，然而喷油延迟角由式子(n为发动,,a 机转速，L为高压油管长度，a为高压油管内声速，一般为1300,1400m/s)， 随着转速的减小，喷油越往前，而着火越往后，所以预混合持续期越长。 10、在调整发动机的参数时，如果减小气缸壁的温度，则发动机的进气流量会略 有增加，功率不变，而且扭矩也会略有增大。如果增大缸盖和活塞温度，进 气流量、功率和扭矩都会相应地增加。 11、要使得发动机模型的计算进气流量值减小，首先可以调大进气系统中管道的 压力损失系数，但相应的是功率、扭矩会减小。其次是减小orificeconn bellmouth中的充量系数，这时进气流量、功率和扭矩都会相应地减小。 12、对于非增压模型，进气系统管道内的压力损失系数对充气效率影响很小，而 韦伯燃烧模型对发动机的功率扭矩的影响也是较小的，主要是影响燃烧放热 率。而进气道内的传热系数(范围是1.5~2.0)对充气效率影响较大，对功率 等的影响较小。 在预测排放的的模型中 1、燃烧模型的emission中的NOx Activation Temperature Multiplier的值如果增大， NOx的计算值会增大。但是不能小于0.1，也不能大于2.0，如果超过这个限值， 对结果影响甚微。 “Droplet Evaporation Multiplier” “Combustion Rate Multiplier” “Overall Combustion Delay Multiplier” “Overall NOx Multiplier” 2、“Injection”中的Maximum Duration Between Fule Releases的值应该在0.25~10。 3、“Startup”中“Simple Combustion Model for Startup”从第一次的比较可以得 知，选不选用对与发动机的性能没有影响。而改变“Number of Startup Cycles” 和“Burn Duration in CA”的值对结果几乎没什么改变，只是当选用Simple Combustion Model for Startup”时，“Number of Startup Cycles”的值对收敛与 否有关，应该将值适当减小。 4、在建立可预测排放模型时，NOx 受气缸内的最高温度的影响非常大，燃烧模型中温 度区域数量应该设定为双温度区域，这是因为单温度区域计算不能很好反映缸内最 高温度。 NOx is also very sensitive to maximum cylinder temperature, so the Number of Temperature Zones attribute in the combustion model should always be set to "two-temp" (when applicable) because the single zone temperature calculation does a very poor job of capturing the maximum cylinder temperature. 5、Soot模型有三种:model1: Hiroyasu model;model2: modified Hiroyasu model;model3: Nagle and Strickland-Constable model，而在应用软件时一般使用推荐模型model3。使 用其他两个模型时，Soot的计算值会相差很大。 “Overall NOx Multiplier”中的数值对NOx的计算值的影响很大。 6、与前面的零维燃烧模型相比，需要在燃烧模式上进行改变，在前面零维模型 中，燃烧模式我们选用independent模式，它主要用于每个气缸的燃烧率的计 算都是独立的(independently)，它可以选用任何燃烧模型，除了准维燃烧模 型EngCylCombDIJet和EngCylCombSITurb。因此在这个模型中我们要选用 master和slave模式。Master是指被计算的燃烧率将被储存用于其他气缸部件， 它们作为slave。Slave是指这个气缸将用被master气缸计算的燃烧率模型 EngCylCombDIJet和EngCylCombSITurb。在模拟计算NOx(氮氧化物)时， 依照Zeldovich的热氮理论，考虑了11种成分的相互影响。参见大连交通大学 2007王娟硕士论文《机车用增压柴油机建模与仿真》。 1)内燃机氮氧化物排放的模拟有三种机理:Zeldovich机理、扩充的 Zeldovich机理和Hewson-Bolling机理(HB模型)，碳烟排放模型有经验模型、 半经验模型和详细模型。详细机理介绍参见《内燃机计算燃烧学》第二版， 解茂昭编著，大连理工大学出版社。 2)在预测排放燃烧模型中，不能选用Independently模式，如果选用这一 模式则计算的功率、扭矩会失真，计算值减小。EngCylJetOutput中设定是几 缸，则在发动机整机模型中的燃烧模型就要设置成“Master”模式，其他缸 设置成“Slave”模式。 7、“Entrainment”模块中的“Injector Nozzle Aspect Ratio”设置对排放(NOx、 Soot)、动力性(Ttq、Pe)影响较大，经济型也较大，对进气流量的影响较 小。 “Early Entrainment Amplitude”与“Early Entrainment Duration”是与喷射燃 油卷吸空气有关，对计算NOx量影响很大。对于动力性参数也有一定的影响， 相对于对NOx的影响要小。 8、在EngCylFlow流动模型 “Initial Swirl Ratio(at IVC)” 中的值如果增大，对 进气影响很大，排放略有增大。 9、在流动模型“Piston Cup Object”确定燃烧室结构参数，在确定压缩比的情况 下改变燃烧室结构对发动机性能计算结果影响很小，可视为无变化。 10、“Glow Plug”是指电热塞。如果在所建模型中没有电热塞模型，则该参数设 为“ign”。 11、准三维喷雾模型“EngCylCombDIJet”的计算时间比非预测模型(比如 DIWiebe 模型)长，如果选用“Simulation Mode”计算时间则会减短。而且，在喷雾模 型“Startup”选项中允许采用一个简单的韦伯燃烧模型用于最初的几个发动 机循环，这样进气歧管和增压器中的气流将在运用喷雾模型之前就收敛到稳 定状态。 参数变化对结果的影响情况:这是对于增压数据进行调整的计算结果比较。 EEAmplitude:Early Entrainment Amplitude Ttq Pe NOx be Qair 0.6 126.819 30.5451 325.589 260.271 245.579 0.8 129.481 31.1862 449.013 254.92 245.552 1 131.53 31.68 612.93 250.95 245.523 1.2 132.93 32.0176 781.732 248.3 245.504 1.4 133.952 32.2631 945.524 246.411 245.493 EEDuration:Early Entrainment Duration Ttq Pe NOx be Qair 0.6 133.753 32.2151 751.913 246.779 245.504 0.8 132.643 31.9478 677.053 248.843 245.511 1 131.53 31.68 612.93 250.95 245.523 1.2 130.46 31.422 558.971 253.008 245.535 1.4 129.434 31.1748 512.177 255.013 245.545 BreakupLM:Breakup Length Multiplier Ttq Pe NOx be Qair 0.6 136.364 32.8441 1338.48 242.053 245.458 0.8 134.532 32.4029 925.826 245.349 245.491 1 131.53 31.68 612.93 250.95 245.523 1.2 127.27 30.6538 400.097 259.348 245.569 1.4 122.303 29.4572 281.425 269.883 245.611 EMBC:Entrainment Multiplier Before Combustion Ttq Pe NOx be Qair 0.8 130.353 31.3963 385.463 253.215 245.551 1 130.993 31.5505 483.116 251.977 245.538 1.2 131.534 31.6806 612.955 250.942 245.523 1.4 131.86 31.7592 738.646 250.321 245.514 1.6 132.08 31.8123 841.954 249.903 245.507 EMAC:Entrainment Multiplier After Combustion Ttq Pe NOx be Qair 0.3 87.2002 21.0027 174.239 378.523 245.645 0.4 120.874 29.1132 348.333 273.072 245.612 0.5 131.53 31.68 612.93 250.95 245.523 0.6 135.765 32.6997 967.564 243.122 245.479 0.7 137.324 33.0752 1346.98 240.361 245.454 EMAI:Entrainment Multiplier After Impingement Ttq Pe NOx be Qair 0.8 116.78 28.1271 305.951 282.646 245.628 1 126.189 30.3932 442.182 261.572 245.566 1.2 131.53 31.68 612.93 250.95 245.523 1.4 134.567 32.4111 813.584 245.286 245.5 1.6 136.347 32.8399 1021.03 242.084 245.484 CRM:Combustion Rate Multiplier对结果的影响非常小，可以视作没有影响。 DMP:Delay Multiplier for Pressure也是类似的情况。 DEM:Droplet Evaporation Multiplier Ttq Pe NOx be Qair 0.6 131.56 31.687 641.835 250.892 245.522 0.8 131.547 31.6838 624.011 250.917 245.523 1 131.534 31.6806 612.955 250.942 245.523 1.2 131.434 31.6565 588.641 251.133 245.527 1.4 131.427 31.6549 582.543 251.146 245.527 DDM:Droplet Drag Multiplier Ttq Pe NOx be Qair 0.7 131.825 31.7509 722.883 250.387 245.517 0.8 131.55 31.6845 641.33 250.912 245.522 0.9 131.53 31.68 612.93 250.95 245.523 1 131.409 31.6506 573.839 251.18 245.529 1.1 131.262 31.6152 543.623 251.461 245.534 OCDM:Overall Combustion Delay Multiplier Ttq Pe NOx be Qair 0.6 131.189 31.5975 534.662 251.602 245.531 0.8 131.365 31.6401 569.508 251.264 245.528 1 131.53 31.68 612.93 250.95 245.523 1.2 131.601 31.6968 634.327 250.814 245.522 1.4 131.761 31.7354 669.116 250.509 245.519 传统发动机性能 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 只能采用一些经验公式进行简单计算，设计周期长、开发成本高。随着计算机技术的巨大进步和相关基础理论如有限元分析(FEA)、计算流体力学(CFD)等的研究进展为计算机辅助设计(CAD)的发展和应用提供了必要的前提条件和坚实的基础。而GT-Power性能预测软件是分析发动机性能的重要的现代化工具，在开发新产品和改造旧产品过程中，发挥着巨大的作用。 1 模型的建立和验证 本文研究的样机为TY3100柴油机，其基本参数如表1所示。 表3-1 TY3100柴油机基本参数 发动机型式 直列三缸 100mm 缸径 105mm 行程 4 冲程 22.1 压缩比 吸气方式 增压中冷 33.1kw(2300r/min) 额定功率 158.1N.m(1700r/min) 最大转矩 几何结构的精确描述是准确实现数值模拟的重要前提，但是柴油机模型涉及到实体很多，而且结构极其复杂，如按照真实实体结构建立计算几何模型需要花费大量时间且难以实现，也没有必要。因此根据实验经验，在保证对数值计算精度不产生很大影响的前提条件下，对实体结构进行一些等效简化处理。根据TY3100柴油机的一些主要结构参数，将TY3100柴油机简化为由进气系统、排气系统、喷油系统、气缸和曲轴箱、边界条件及相应连接管路等模型组成的计算模型，如图3-1所示。 GT-Power采用模块结构建立发动机工作过程计算模型。发动机的元件(如气缸、空滤器、催化器、管接头和管道等)模块用方形图框表示，而元件之间必须用圆形图框的连接件连接。发动机的所有结构参数和特性参数在相应的元件模块和连接件模块中定义，连接件可以有具体的物理定义(如气阀连接件和喷嘴连接件等)，也可以只具有象征意义(如发动机与气缸连接件、管道之间的连接件等)。 其中进排气管三维空间结构比较复杂，用简单的一维手动划分网格 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 难以精确表达其结构，因此用GT-Power软件的Discretizer功能，把进排气管三维STL模型自动转化为计算所需要的一维管路模型;燃烧模型采用的是双韦伯函数;传热模型采用Woschni公式。 图3-1 TY3100柴油机仿真模型 通常在进行数值模拟计算时，在模型建立以后，必须通过校准才可能确定其准确性，然后才能进行模拟计算。为了评价所建模型的计算精度和可靠性，将模拟结果与试验结果进行了对比。图3-2列出了部分校准后的模型计算结果与试验结果(其他结果对比图不再列出)，由对比数值可知，模拟计算值与试验值绝对误差都在2%以内，这说明模型是可靠的，故可将计算值作为分析和研究的依据。 表1 燃烧模型参数设置 1 2 3 4 5 6 7 工况 23 22 21 19 20 19 18 主燃期时 间 0.1 0.12 0.14 0.16 0.15 0.17 0.19 预混合期 比例 7 8 9 11 9 10 11 预混合时 间 0.11 0.1 0.09 0.08 0.09 0.08 0.07 尾燃期比 例 11 10 9 7 9 8 7 尾燃期时 间 0.43 0.41 0.39 0.37 0.38 0.37 0.36 C 0.0055 0.0049 0.0045 0.0040 0.0048 0.0043 0.0041 PF 0.095 0.095 0.095 0.095 0.088 0.088 0.088 MPSF 0.0011 0.0011 0.0011 0.0011 0.0010 0.0010 0.0010 MPSSF 注:C为平均有效摩擦压力常数;PF为缸内压力峰值因子;MPSF为活塞平均速度因子;MPSSF为活塞平 均速度平方因子。 表2 试验值与计算值对比值 1 2 3 4 5 6 7 工 况 246.9 234.5 225 205 177.8 168 153.2 Qair试验值 245.53 233.78 223.87 204.45 175.16 166.12 153.15 Qair计算值 0.56 0.31 0.50 0.27 1.49 1.12 0.03 绝对误差% 240.2 249.4 283.1 724.2 220.9 225.5 243.3 be试验值 238.11 253.53 285.39 717.28 218.42 224.59 242.65 be计算值 0.86 1.66 0.80 0.96 1.13 0.39 0.25 绝对误差% 33.1 24.9 16.6 3.3 28.2 21.2 14.1 Pe试验值 33.39 24.49 16.47 3.33 28.52 21.28 14.13 Pe计算值 0.87 1.63 0.79 0.97 1.15 0.39 0.25 绝对误差% 137.5 103.3 68.9 13.8 158.1 118.8 79 Ttq试验值 138.62 101.69 68.38 13.83 160.22 119.56 79.40 Ttq计算值 0.82 1.55 0.76 0.25 1.34 0.64 0.51 绝对误差% -2 TY3100增压柴油机仿真模型的校准结果 图3 准三维喷雾模型 EngCylCombDIJet这一燃烧模型用于模拟直喷柴油机，最主要的是用于预测燃烧率和NOx。Soot也能预测，但是预测值不是特别可信，只能用于研究结果的一种趋势。 总的喷射量被划分为各个小区域:5个径向区域和最多80个轴向区域(这一值取决于EngCylCombDIJet模型中设定的值)，如下图所示。在每一个时间步长，在喷射时，燃油是以这种轴向区域(径向的5个区域)的方式喷入气缸内的，(如果时间步长很短，燃油则是每隔一步长喷射)。各个区域燃油的总质量会等于定义的喷射率(毫克/冲程)，而这一喷射量应该除以被定义的喷孔数。(EngCylCombDIJet模型能真实地模拟一个喷孔喷出的油束)每个轴向区域中的燃油质量是由每一步长喷射压力和直到最后一区域被喷射所用时间决定的。每一步长喷入的燃油量平均地分到5个径向区域中，这一瞬时喷射压力也用于计算每一轴向区域的喷射速度。 每一区域包括液态燃油子区域、未燃燃油蒸汽，卷吸空气和燃烧气体。每一区域被喷入燃油的那一刻，区域里全是液态燃油。随着区域向缸内运动，燃油卷 吸空气并且开始蒸发，因此就形成了未燃子区域。由于卷吸空气导致区域移动的速度减小，这是因为区域的动量守恒。外部的区域卷吸空气比内部区域更快，因此也更快地减小了它们的移动速度，这样导致更小的贯穿距离，就像上图所示。 从每个未燃子区域中的蒸发燃油和卷吸空气的量可知区域中的燃空比。区域温度在计算时考虑了喷射燃油的温度、卷吸空气的温度和蒸发燃油的效果。当缸内压力、区域温度和燃空比匹配使混合气可燃烧，区域中的燃油就会着火，进而 Soot在每个已改变温度和成分。燃烧的所有产物都会移动到已燃子区域。NOx和燃子区域中单独被计算，计算时考虑燃空比和温度。缸内总的NOx和Soot量是所有单个已燃子区域的总和。 在大量的区域结果中(运用“EngCylJetOutput”这一参量名)，当喷射完一些区域的曲线图就会消失。这是因为最后形成的区域的速度通常比先形成区域的要高，因此导致最后形成区域超越先形成的区域。速度的差别是改变喷射压力的主要结果，但是这个速度也会受卷吸空气的影响。每当一个区域超越另一个区域时，这两个区域就结合在一起，假设早期喷射形成的区域被编号。下图所示的就是编号后的区域。运用这一原理，区域1~5就不会消失，这是因为任何区域超越并结合这些区域都会被重新编号。 每个子区域更详细的信息能够在*.brf输出文件中找到，这是一个ASCII文件。文件中的结果是非常详细的，有利于分析出现的问题，同时这也有利于了解模型模型是如何计算的。下面就是一些主要输出结果的归纳: 区域参数总结 第几区域:第一个数字是根据上图所示分配喷射区域，出现在圆括号的第二个数 字是最终区域编号，如果这一区域超越之前形成的喷射区域并与之相结 合，这一编号可能会更小。 区域: 液态 SMD: 喷射油滴的索特平均直径 Uinj: 喷射区域的速度 Tbreak:从喷射开始到区域破裂所持续的曲轴转角角度 LBreak:缸内从喷射到区域出现破裂的贯穿距离 未燃区域: AirEnt: 未燃区域中卷吸空气的名义百分比; DTHwall:从喷射到区域撞击到壁面所持续的曲轴转角角度; DTHevap:从喷射到燃油100%蒸发所持续的曲轴转角角度; DTHign: 从喷射到着火所持续的曲轴转角角度; DTHcomb:从喷射到未燃区域100%被燃烧所持续的曲轴转角角度。如果这个值 比上面DTHwall的值还小，则说明燃油未喷射到壁面; Burn Fr:燃烧末期燃油燃烧的比例; Unb. Fuel:燃烧末期未燃燃油的比例; Phi(u)(end):燃烧末期未燃区域中的燃油当量比(当量比equals the fuel-to-air ratio to the stoichoimetric fuel-to-air ratio化学计量比)。 已燃区域 Phi(b):燃烧末期已燃区域中的当量比()，从技术层面上，在已燃区域已经没有 燃油的，但是这一比值表示的是燃油是由燃烧产物所组成。如果一个区域和 另一个区域结合，这一值则表示是相结合后区域。 NOx:燃烧末期已燃区域的NOx量 Soot:燃烧末期已燃区域的Soot量 一、排放模型 1.1 NOx排放 (金挺明，卓斌. 直喷式柴油机性能与排放的准维模拟.内燃机学报，2001(1))NOx的生成根据扩展的Zeldovich机理计算。柴油机燃烧过程中由于气缸的容积是不断变化的，因此NOx的生成率计算中应计入小区体积的变化: 221R,,，，dCV11NOz, VdtRRR1/，，，，,z123 3RRR式中:，，为化学反应平衡常数，(mol/cm)/s，有关公式详见文献【1】;213 燃烧产物的平衡浓度按文献【2】计算。 热NO(Zeldovich NO)的生成机理详细参见【9】王 琦. 直喷式柴油机NOx排放特性的模拟计算研究[D]. 江苏大学硕士学位论文，2003. 或者参见蒋德明《内燃机燃烧与排放学》. 西安:西安交通大学出版社，2001 根据碳氢燃料燃烧过程中氮氧化物生成途径的不同，NOx可以分为热NOx(Thermal NOx)、瞬发NOx(Prompt NOx)和燃料NOx(Fuel NOx)三种。热NOx顾名思义，受温度影响很大，指N和O高温燃烧而生成的NOx;瞬发NOx22 (快速反应生成的)，目前还不能确切详细地解释着部分NOx的生成，一般认为 排量中所占比是由大气中的氮和富燃料区中的碳氢组分反应生成的，在总的NOx例很小;而燃料NOx主要是指燃料中所含的氮氧化物在燃烧过程中转换为NO或NOx，一般气体燃料中氮氧化物的含量很少，所以燃料NOx可忽略不计。(参见文献:李晓娟. 车用柴油机燃烧过程及碳烟和NOx排放的数值模拟. [硕士论文]天津大学，2007) 1.2 Soot排放 Soot模型有三种:model1: Hiroyasu model;model2: modified Hiroyasu model;model3: Nagle and Strickland-Constable model，而在应用软件时一般使用推荐模型model3。使用其他两个模型时，Soot的计算值会相差很大。 Hiroyasu是碳烟生成速率公式 Nagle & Strickland-Constable是一种碳烟氧化速率公式。详情参见蒋德明《内燃机燃烧与排放学》. 西安:西安交通大学出版社，2001 碳烟的生成机理非常复杂，至今还没有完全研究清楚。目前有两类模拟碳烟的模型:一类是广安等人给出的由Arrhenius反应式从整体上反映碳烟生成过程的 [3][4]表观模型;另一类是Dent、Metha等人从碳烟的生成和氧化机理出发给出的微观模型。 广安模型中液态油滴尺寸分布由经验公式决定，喷雾模型分成多个环状、塞状子区，每个子区之间假定没有热量、质量和动量交换。子区的体积和变形由物理过程控制，如周围空气卷吸进入子区，子区内的油粒蒸发等，有关索特平均直径、喷雾贯穿距离、子区内卷吸空气量以及滞燃期的模型计算公式见参考文献 [5]、[6]。 排气中的碳烟浓度由工作循环内的碳烟生成量和氧化量决定，广安模型假 设:碳烟的生成是因燃油蒸汽的一次反应而从燃油蒸汽中变换而来的;碳烟的燃 烧是碳烟与氧的二次反应。上述两种反应由于受周围气体压力的影响而需要增加 压力修正项，据此建立了碳烟排放量的计算模型【7】: Soot排放的模拟计算结果可转化为波许烟度值，表中的波许烟度值即为转化 后的值。转化公式【8】如下: 32m=0.04272BSU-0.08099BSU+0.163BSU+0.1673 so 式中，m为碳烟值，g/(kW?h)，即soot排放，BSU为波许烟度值。 so 【1】BAZARI Z.A DI Diesel Combustion and Emission Predictive Capability for Use in Cycle Simulation[C]. SAE Paper 920462. 【2】崔 毅. 增压柴油机瞬态排放性能研究: [学位论文][D]. 上海:上海交通大 学，1999. 【3】KYRIAKIDES S C,DENT J C,MEHTA P S. Phenomenological Diesel Combustion Model Including Smoke and NO Emission[C].SAE Paper 860330. 【4】METHA P S,GUPTA A K,GUPTA C P. Models for Prediction of In cylinder and Exhaust Soot Emmissions from Direct Injection Diesel Engines[C]. SAE Paper 881251. 【5】 H. Hiroyasu and T. Kadota. Models for Combustion and Formation of Nitric Oxide and Soot in Direct Injection Diesel Engines[C].SAE Paper 760129, 1976 【6】H. Hiroyasu, T. Kadota and Masataka Arai. Development and Use of a Spray Combustion Model to Predict Diesel Engine Efficiency and Pollutant Emissions(Part 1.Combustion Modelling)[C].Bulletin of the JSME,26:569-575,1983 【7】徐 春, 任自中, 曹暑林等. 中速柴油机碳烟排放的数值模拟计算[J]. 柴油机, 2005, 27(1):24~27. 【8】王桂华，陆家祥，顾宏中等.直喷式柴油机微粒排放简化预测模型[J]. 柴油 机，1998，6 三、喷油器模块 主要用于喷射燃油到气缸内、管道内、分支管内，但主要是用于直喷柴油机。当采用“EngCylCombDIJer”燃烧模型，必需运用这一模块。 Reference Driver:提供与曲轴转角相关喷油器的相位角，这个值能够使每个喷油器根据发火顺序和间隔与发动机匹配好，而不必重新为各喷油器定义喷油起始角。 当用于柴油机或者缸内直喷时，这一值可以设定为默认值，相位就会根据发火顺序自动设置。 当用于汽油机之类的发动机时，相应的气缸数就应该定义，这是一个整数，在曲轴箱模块定义发火顺序。因为每个喷油器部件通常是一个独自的整数，这样 就很方便地定义喷油器。 对于非发动机或者非传统发动机的模拟，这里必须输入“Driver”参量名。 Profile Type:presprof说明输入的是绝对喷射压力曲线。 Presdiff说明输入的是喷射压力减去缸内压力曲线。这一选项一般只用于直喷发动机。 Massprof说明输入的是质量流率曲线。这一曲线可以有任意的单位，因为质量曲线根据每循环喷入的燃油量自动生成的。 Angle Array Multiplier:“profile”菜单栏中曲轴转角范围因子。 Pressure Profile Multiplier:“profile”菜单栏中曲线值范围因子。当曲线类型选择第三种时，这一因子对整个模型没有影响，这是因为曲线和每循环喷射量是相一致的。 Variable Profile Dependency Object:是通过后处理结果来改变曲线的，是在模拟中，曲线形状自动改变。如果不需要改变喷射曲线，则设定为“ign”。 Injection Map Object:用于设定喷射率、喷射正时和与控制运算法则与发动机控制单元相同的曲线。当运用这一部件，则“profile”菜单栏中喷射曲线只会运用于最初的几个循环。一般这一值设定为“ign”。如果运用这一模块，一般需要传感器来连接。 Vaporized Fuel Fraction:对于直喷发动机来说，这一值应该设定为0.0。(对于采用“DIJet”燃烧模型，这一值必须设置为0.0)对于一般的气道喷射汽油机，正常设置为0.3。如果在燃油部件中选择的是“FPropGas”，则这一值可以设置为 “ign”。 Air-to-Fuel Ratio Limit:最小的空燃比，或者运用参变量。喷射量是随着需要而动态变化的，这样所得的空燃比就不会低于这一限值。这主要是有两个目的: , 简易烟度限值模拟:这对于柴油机“load acceptance”模拟是很有利的。 这一选项对于控制空燃比与烟度限值控制相比效果更好，这是因为这 种模式掌握每循环缸内新鲜空气的实际质量，甚至运用EGR。这一选 项对于考虑和理想烟度限值控制是很方便和有利的。然而，在烟度限 值条件下模拟详细瞬时发动机性能中，对于模拟发动机烟度限值控制 器的详细情况会更准确。 , 输入空燃比:如果用户设置喷射质量是一非常大的值，则喷射率就会 一直被限定到空燃比限值。 这一选项只用于直喷式发动机。所提供的空气量是由喷射起始角所决定的。 如果喷射起始角坐在进气门关闭前，则缸内空气量在喷射后还是在变化的， 这样这一模块工作不够准确。如果没有限值，则这一值可以设置为“ign”。 Injector Location:一般的位置是沿着管道喷射的。0.0代表管道入口末端，1.0代表出口。如果喷油器连接的不是管道，则这一值可以设置为“ign”。 Nozzle Discharge Coefficient:这一值通常运用于“massprof”选项，推荐值为0.65~0.70。对于压力曲线，这一值应该设置为“def”，因为充量系数是在模拟过程中计算得出的。然而，充量系数后处理变量“cnozz”应该在模拟的过程中查看，这样以验证真实值(0.60~0.75)被计算得出。如果计算值不正确，则喷射质量、压力曲线、喷孔直径、喷嘴的喷孔数会出现间断性。 问 题: GT-Power中的喷油器模型有哪些,每个用于什么情况。 解 答: GT-Suite V6.2 中提供了7种喷油器 模板 个人简介word模板免费下载关于员工迟到处罚通告模板康奈尔office模板下载康奈尔 笔记本 模板 下载软件方案模板免费下载 : 1.InjAF-RatioConn Connection 此对象用于描述一个喷射器按照一定的燃空比将燃料 喷入管子或者管接头。 2.InjAFSeqConn Connection 此对象描述时序脉冲喷油器。用户需填入燃空比，计算得 到喷油脉宽进行喷射。可以用于进气歧管喷射，进气道喷射或缸内喷射。此对象能与除 EngCylCombDIJet外的各种燃烧模型共用。与InjAF-RatioConn的区别主要在于可以 计算出喷油脉宽，结果可以在RLT中看到。 3.InjProfileConn Connection 此对象可以用来喷流体进入气缸，管道，管接头，但典型 的应用是柴油机缸内直喷，当燃烧模型采用'EngCylCombDIJet'时，须采用这一喷油模块。 可以按照周期性压力或者质量流量曲线进行喷射。 4.InjPulseConn Connection 此对象 用来描述时序脉宽喷射。当喷油速率和喷油脉宽已知时，可以采用此对象描述喷油器。 5.InjRateConn Connection 此对象用来描述瞬时喷射速率已知的喷射器。在例子 tracer.gtm用来喷入示踪流体。 6.InjMeanValueConn Connection 此对象用来向平均值气缸EngCylMeanV， EngCylMeanVNew中喷入流体 7.InjMultiProfileConn 相当于多个InjProfileConn Connection的叠加。 参考文献文能查找到 许沧粟. 直喷式柴油机NO生成机理研究. 浙江大学博士学位论文.1996